Caloria

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"kcal" reindirizza qui; questo articolo riguarda l'unità di energia. Per altri usi, vedi KCAL (disambiguazione) e Calorie (disambiguazione).
Una bevanda energetica da 710 millilitri (24 US fl oz) con 330 kcal, più di un cheeseburger fast food e l'equivalente di 18 bustine di zucchero monoporzione

Una caloria è un'unità di energia. Esistono varie definizioni ma rientrano in due ampie categorie. Il primo, il piccolo calorico o il grammo calorico (simbolo: cal), è definito come la quantità di energia necessaria per innalzare la temperatura di un grammo di acqua di un grado Celsius alla pressione di una atmosfera.[1] La seconda, la grande caloria o il chilogrammo delle calorie (simboli: Cal, kcal), noto anche come caloria alimentare e nomi simili,[2] è definito in termini di chilogrammo piuttosto che di grammo. È pari a 1000 piccole calorie o 1 kilocaloria (simbolo: kcal).[1]

Sebbene queste unità si riferiscano al sistema metrico, tutte sono state considerate obsolete nella scienza dall'adozione del sistema SI.[3] L'unità di energia nel Sistema internazionale di unità è la joule. Una piccola caloria è di circa 4,2 joule (quindi una grande quantità di calorie è di circa 4,2 kilojoule). Il fattore utilizzato per convertire le calorie in joule ad una data temperatura è numericamente equivalente alla capacità termica specifica dell'acqua espressa in joule per kelvin per grammo (o per chilogrammo, per kilocalorie). Il fattore di conversione preciso dipende dalla definizione adottata.

Nonostante il suo status non ufficiale, la grande caloria è ancora ampiamente utilizzata come unità di energia alimentare. Il piccolo contenuto calorico viene spesso utilizzato anche per le misure in chimica, sebbene le quantità coinvolte siano tipicamente registrate in chilocalorie.

Storia

La caloria fu definita per la prima volta da Nicolas Clément nel 1824 come unità di energia termica.[3] È entrato nei dizionari francesi e inglesi tra il 1841 e il 1867. La parola viene dal latino calor, che significa "calore". L'enorme caloria fu introdotta al pubblico americano da Wilbur Olin Atwater nel 1887.[3]

definizioni

L'energia necessaria per aumentare la temperatura di una data massa d'acqua di 1 ° C dipende dalla pressione atmosferica e dalla temperatura iniziale. Di conseguenza, sono state utilizzate diverse definizioni precise della caloria.

La pressione è generalmente considerata come la pressione atmosferica standard (101.325 kPa). L'aumento della temperatura può essere espresso come un kelvin, che equivale a un incremento di un grado Celsius.

Nome Simbolo conversioni Gli appunti
Caloria termochimica calesimo ≡ 4.184 J

≈ 0.003964 BTU≈ 1.162×10−6 kWh≈ 2.611×1019 eV

la quantità di energia pari a esattamente 4.184 joule [4][un][6][7]
4 ° C calorie cal4 ≈ 4.204 J

≈ 0.003985 BTU≈ 1.168 × 10−6 kWh≈ 2.624 × 1019 eV

la quantità di energia richiesta per riscaldare un grammo di acqua priva di aria da 3,5 a 4,5 ° C a pressione atmosferica standard.
15 ° C calorie cal15 ≈ 4.1855 J

≈ 0.0039671 BTU≈ 1.1626 × 10−6 kWh≈ 2.6124 × 1019 eV

la quantità di energia richiesta per riscaldare un grammo di acqua priva di aria da 14,5 a 15,5 ° C a pressione atmosferica standard. I valori sperimentali di questo calibro variavano da 4.1852 a 4.1858 J. Il CIPM nel 1950 pubblicò un valore sperimentale medio di 4.1855 J, rilevando un'incertezza di 0.0005 J.[4]
20 ° C calorie cal20 ≈ 4.182 J

≈ 0.003964 BTU≈ 1.162 × 10−6 kWh≈ 2.610 × 1019 eV

la quantità di energia richiesta per riscaldare un grammo di acqua priva di aria da 19,5 a 20,5 ° C a pressione atmosferica standard.
Caloria media calsignificare ≈ 4.190 J

≈ 0.003971 BTU≈ 1.164 × 10−6 kWh≈ 2.615 × 1019 eV

1100 della quantità di energia richiesta per riscaldare un grammo di acqua priva di aria da 0 a 100 ° C a pressione atmosferica standard.
International Steam table calorie (1929) ≈ 4.1868 J

≈ 0.0039683 BTU≈ 1.1630 × 10−6 kWh≈ 2,6132 × 1019 eV

1860 ore di watt internazionali = ​18043 joules internazionali Esattamente.[nota 1]
International Steam Table calorie (1956) calIT ≡ 4.1868 J

≈ 0.0039683 BTU≈ 1.1630 × 10−6 kWh≈ 2,6132 × 1019 eV

1,103 mW · h = 4,1868 J esattamente. Questa definizione fu adottata dalla Quinta Conferenza Internazionale sulle proprietà di Steam (Londra, luglio 1956).[4]
  1. ^ La cifra dipende dal fattore di conversione tra joules internazionali e assoluto (moderno) joule. Utilizzando il medio internazionale ohm e volt (1.00049 Ω, 1.00034 V[8]), la joule internazionale è circa 1.00019 J, usando gli ohm e volt statunitensi internazionali (1.000495 Ω, 1.000330 V) si tratta di 1.000165 J, dando 4.18684 e 4.18674 J, rispettivamente.

Le due definizioni più comuni nella letteratura precedente sembrano essere le 15 ° C calorie e il caloria termochimica. Fino al 1948, quest'ultimo era definito come 4.1833 joule internazionali; l'attuale standard di 4.184 J è stato scelto per avere la nuova caloria termochimica che rappresenta la stessa quantità di energia di prima.[6]

La caloria è stata inizialmente definita specificamente per misurare l'energia sotto forma di calore, specialmente nella calorimetria sperimentale.[9]

Nutrizione

Articolo principale: energia alimentare

In un contesto nutrizionale, il kilojoule (kJ) è l'unità SI dell'energia alimentare, sebbene la kilocaloria sia ancora di uso comune.[10] La parola caloria è comunemente usato con il numero di kilocalorie di energia nutrizionale misurata.Come se per evitare confusione, a volte è scritto Caloria (con una "C" maiuscola) nel tentativo di fare la distinzione, anche se questo non è ampiamente compreso. La capitalizzazione viola la regola secondo cui la lettera iniziale di un nome unitario o il suo derivato deve essere in minuscolo in inglese.[11]

Per facilitare il confronto, le cifre specifiche di energia o di densità energetica sono spesso indicate come "calorie per porzione" o "kilocalorie per 100 g". Un fabbisogno o un consumo nutrizionale è spesso espresso in calorie al giorno. Un grammo di grasso nel cibo contiene nove chilocalorie, mentre un grammo di un carboidrato o di una proteina contiene circa quattro chilocalorie.[12] L'alcol in un alimento contiene sette chilocalorie per grammo.[13]

Chimica

In altri contesti scientifici, il termine caloria quasi sempre si riferisce alle piccole calorie. Anche se non è un'unità SI, è ancora usato in chimica. Ad esempio, l'energia rilasciata in una reazione chimica per mole di reagente viene occasionalmente espressa in chilocalorie per mole.[14] Tipicamente, questo uso era in gran parte dovuto alla facilità con cui poteva essere calcolato in reazioni di laboratorio, specialmente in soluzione acquosa: un volume di reagente sciolto in acqua formando una soluzione, con concentrazione espressa in moli per litro (1 litro del peso di 1 kg) , indurrà un cambiamento di temperatura in gradi Celsius nel volume totale di solvente dell'acqua, e queste quantità (volume, concentrazione molare e variazione di temperatura) possono quindi essere utilizzate per calcolare l'energia per mole. Viene anche usato occasionalmente per specificare quantità di energia che si riferiscono all'energia di reazione, come l'entalpia della formazione e la dimensione delle barriere di attivazione.[15] Tuttavia, il suo uso viene sostituito dall'unità SI, dal joule e da multipli come il kilojoule.

Misura del contenuto energetico del cibo

In passato veniva utilizzato un calorimetro bomba per determinare il contenuto energetico del cibo bruciando un campione e misurando un cambiamento di temperatura nell'acqua circostante. Oggi questo metodo non è comunemente usato negli Stati Uniti ed è stato ottenuto calcolando indirettamente il contenuto energetico dall'aggiunta di energia fornita da nutrienti contenenti energia (come proteine, carboidrati e grassi). Anche il contenuto di fibre viene sottratto per tenere conto del fatto che la fibra non viene digerita dal corpo.[12]

Guarda anche

  • Metabolismo basale
  • Teoria calorica
  • Conversione di unità di energia
  • Calorie vuote
  • Energia alimentare
  • frigorie
  • Etichetta di fatti nutrizionali

Gli appunti

  1. ^ "La 'Caloria Termochimica' è stata definita da Rossini semplicemente come 4.1833 joule internazionali al fine di evitare le difficoltà associate alle incertezze sulla capacità termica dell'acqua (è stata ridefinita esattamente come 4.1840 J)."[5]

Riferimenti

  1. ^ a b"Definizione di calorie". Merriam-Webster. 1 agosto 2017. Estratto 4 settembre 2017.
  2. ^ Conn, Carole; Len Kravitz. "Calorie notevoli". Università del New Mexico. Estratto 30 aprile 2014.
  3. ^ a b cHargrove, James L (2007). "La storia delle unità energetiche alimentari suggerisce una soluzione alla" confusione di calorie "?". Giornale di nutrizione. 6 (44). doi: 10,1186 / 1475-2891-6-44. PMC 2238749 Liberamente accessibile. PMID 18086303. Estratto 31 agosto 2013.
  4. ^ a b cStandard internazionale ISO 31-4: quantità e unità, parte 4: calore. Allegato B (informativo): Altre unità fornite per informazioni, in particolare per quanto riguarda il fattore di conversione. Organizzazione internazionale per la standardizzazione, 1992.
  5. ^ FAO (1971). "L'adozione di joule come unità di energia".
  6. ^ a bRossini, Fredrick (1964). "Escursione nella termodinamica chimica, dal passato al futuro". Chimica pura e applicata. 8 (2): 107. doi: 10.1351 / pac196408020095. Estratto 21 gennaio 2013. sia la caloria IT che la caloria termochimica sono completamente indipendenti dalla capacità termica dell'acqua.
  7. ^ Lynch, Charles T. (1974). Manuale di scienza dei materiali: Proprietà generali, Volume 1. Stampa CRC. p. 438. Estratto 8 marzo 2014.
  8. ^ International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) (1997). "1.6 Tabelle di conversione per unità". Compendio di nomenclatura analitica (PDF) (3 ed.). ISBN 0-86542-615-5. Estratto 31 agosto 2013.
  9. ^ Allain, Rhett (23 febbraio 2016). "Calcolare le calorie bruciando orsi gommosi fino alla morte". Americano scientifico. Estratto 7 settembre 2017.
  10. ^ "Le prospettive migliorano per l'etichettatura energetica degli alimenti utilizzando unità SI". Visualizzazioni metriche. UK Metric Association. 24 febbraio 2012. Estratto 17 aprile 2013.
  11. ^ "Convenzioni SI". Laboratorio fisico nazionale. Estratto 8 febbraio 2016.
  12. ^ a b "Come fanno i produttori di alimenti a calcolare il conteggio delle calorie degli alimenti confezionati?". Americano scientifico. Estratto 2017-09-08.
  13. ^ "Calorie: grassi, proteine, carboidrati, alcol, calorie per grammo".
  14. ^Zvi Rappoport ed. (2007), "The Chemistry of Peroxides", Volume 2 pagina 12.
  15. ^ Bhagavan, N. V. (2002). Biochimica medica. Stampa accademica. pp. 76-77. ISBN 9780120954407. Estratto 5 settembre 2017.
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